JP2008166232A - 有機ｅｌディスプレイの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電極用の引き出しパッドの表面の酸化を防止しつつ、電極および引き出しパッドを低コストで容易に形成することができ、もって電極と引き出しパッドとの接触抵抗の上昇を防止することができる有機ＥＬディスプレイの製造方法を提供する。
【解決手段】 基板１０上に第１電極２０、有機ＥＬ層６０、第２電極７０が順次積層されている有機ＥＬディスプレイの製造方法において、第２電極の引き出しパッド用に、基板１０上に金属膜３０を積層する工程と、この金属膜３０の表面のうち、少なくとも第２電極と接触する部分３２を炭素膜で被覆する工程と、金属膜３０を引き出しパッドの形状にパターニングした後、炭素膜を除去し、引き出しパットの前記部分３２に第２電極が接触するように第２電極７０を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、有機ＥＬディスプレイの製造方法に関する。

パッシブマトリックス型の有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイの低駆動電圧化、低消費電流化には、電極の低抵抗化が必須である。図１および図２に示すように、有機ＥＬディスプレイは、ガラス基板１０上に、ＩＴＯ等の透明導電体からなる第１電極２０と、有機ＥＬ材料を含む有機ＥＬ層６０と、Ａｌ等の金属からなる第２電極７０とが順次積層されている。第１電極２０と第２電極７０はそれぞれ複数の列に分離されており、これら第１電極２０の列と第２電極７０の列は互いに直交している。そして有機ＥＬ層６０のうち、第１電極２０と第２電極７０とが交差する領域６２が発光領域となり画素となる。また、第２電極７０の各列の端部には、第２電極７０用の引き出しパッド３０が設けられている。

しかしながら、第２電極７０と引き出しパッド３０の接触抵抗を測定すると、薄膜金属単体の抵抗値、約１０^-5Ω・ｃｍよりも１桁以上高い抵抗値が得られ、ディスプレイパネルの電圧が設計値より１〜５ボルトも高くなっていることがわかった。これは、引き出しパッド３０の金属膜の表面に、約５〜１０ｎｍの厚さの酸化膜が形成されていることによることが、引き出しパッド３０の接触部３２の分析からわかった。この酸化膜は、引き出しパッド３０を所定の形状にパターニングする際のフォトプロセスのレジスト現像後のポストベイクやレジスト剥離工程等によって発生する。

一方、特開２０００−２４３５５８号公報には、大気中における引き出しパッドの酸化を防止する目的で、引き出しパッドにＭｏ、Ｎｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ等の高耐食性金属を用いることが開示されている。しかし、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｗ、Ｃｒを用いても上記の製造工程で酸化膜が形成されてしまい、依然として抵抗値が上昇するという問題がある。また、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔは貴金属でありコストが増大するという問題がある。
特開２０００−２４３５５８号公報

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、電極用の引き出しパッドの表面の酸化を防止しつつ、電極および引き出しパッドを低コストで容易に形成することができ、もって電極と引き出しパッドとの接触抵抗の上昇を防止することができる有機ＥＬディスプレイの製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、基板上に第１電極、有機ＥＬ層、第２電極が順次積層されている有機ＥＬディスプレイの製造方法であって、前記第２電極の引き出しパッド用に、前記基板上に金属膜を積層する工程と、前記金属膜の表面のうち、少なくとも前記第２電極と接触する部分を炭素膜で被覆する工程と、前記金属膜を前記引き出しパッドの形状にパターニングした後、前記炭素膜を除去し、前記引き出しパットの前記部分に前記第２電極が接触するように前記第２電極を形成する工程とを含むことを特徴とするものである。

前記炭素膜で前記所定の部分を被覆する際、レーザーを用いて前記炭素膜のパターニングすることが好ましい。前記炭素膜の除去は紫外線照射処理により行うことが好ましい。この紫外線照射処理としては、大気環境下で紫外線を照射した後、無酸素雰囲気で紫外線を照射し、２段階で行うことが好ましい。前記炭素膜の厚さは５〜１００ｎｍとすることが好ましい。

このように、引き出しパッドのために製膜した金属膜の表面のうち、少なくとも第２電極と接触する部分を炭素膜で被覆することで、その炭素膜が有する優れた耐酸化性により、金属膜を引き出しパッドの形状にパターニングする等の工程においても当該部分の酸化を防止することができる。また、炭素膜はレーザー等によるドライパターニングが可能であることから、金属膜の表面のうち所定の部分のみを容易に被覆することができ、金属膜を引き出しパッドの形状にパターニングする際に炭素膜が邪魔をするということもない。さらに、炭素膜は、紫外線照射処理等により下層の金属膜を酸化することなく容易に除去できるので、引き出しパッドと第２電極との接触抵抗の上昇を確実に防止することができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る有機ＥＬディスプレイの製造方法の一実施の形態について説明する。なお、モノクロの有機ＥＬディスプレイについて説明するが、本発明はカラーの有機ＥＬディスプレイに対しても適用可能である。図１は、本実施の形態の有機ＥＬディスプレイの構造を模式的に示す平面図であり、図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩにおける断面図である。図３は製造工程中における図２と同じ位置の断面図である。

先ず、基板１０上に第１電極２０を形成する。基板１０は、有機ＥＬ層６０からの光に対して透明であることが好ましい。基板１０の材料としては、ガラスの他、ポリエチレンテレフタレートやポリメチルメタクリレート等の樹脂が好ましい。第１電極２０の材料としては、ＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）等の透明導電体が好ましい。第１電極２０の膜厚は１００〜３００ｎｍが好ましい。第１電極２０は、スパッタ法等により全面成膜した後、フォトリソグラフィ法にて複数の平行な列の形状にパターニングすることが好ましい。

次に、第２電極２０用の引き出しパッド３０を形成するために、引き出しパッド３０の材料である金属、好ましくはＭｏ、Ｎｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ等の金属を基板１０上に製膜する。なお、メタルマスク等を用いて、基板１０上のうち引き出しパッド３０が形成される範囲にだけ金属膜を製膜することが好ましい。引き出しパッド３０の厚さ、すなわち金属膜の膜厚は１００〜３００ｎｍが好ましい。金属膜３０はスパッタ法等により形成することが好ましい。

更に、図３に示すように金属膜３０の表面に炭素膜３４を形成する。炭素膜３４としては、スパッタ法、ＣＶＤ法等で形成できるものが好ましい。炭素膜３４の膜厚としては
５〜１００ｎｍが好ましい。そして、炭素膜３４が金属膜３０のうち少なくとも引き出しパッド３０と第２電極７０とが接触する部分３２を覆うように、レーザー又はアッシングを用いたフォトリソグラフィにより炭素膜３４をパターニングする。また、炭素膜３４は引き出しパッド３０の形状にパターニングしても良く、これによれば金属膜３０を引き出しパッド３０の形状にパターニングする際に炭素膜３４が邪魔をすることがない。

炭素膜３４を所定の形状にパターニングした後、金属膜３０を、好ましくはフォトリソグラフィ法にて、第１電極２０の列と直交する第２電極７０の列の各端部に接続する引き出しパッドとなるようにパターニングする。これにより金属膜３０上に炭素膜３４が積層された構造の取り出しパッドが得られる。なお、引き出しパッドの形状にパターニングした炭素膜３４を、マスクパターンとして用いることも可能であるが、炭素膜３４は薄いため、レジスト剤を用いてパターニングを行うことが好ましい。

次に、第１電極２０の複数の列の各間に、および第１電極２０と引き出しパッド３０との間に、層間絶縁膜４０を形成する。層間絶縁膜４０の材料としては、ポジ型のフォトレジストやアクリレート等のネガ型のフォトレジストの他、ポリイミド材料等を用いることができる。層間絶縁膜４０の厚さは０．２〜５μｍが好ましい。また、層間絶縁膜４０は、第１電極２０の端部において、電極の取り出し部を残して第１電極２０を被覆するように形成する。また、第２電極７０が段差上で断線しないように、層間絶縁膜４０の端部は、基板１０に対する角度が鋭角となるように形成されている。

さらに、第２電極７０を複数の列に分離するための隔壁５０を、第１電極の列と直交する方向に形成する。隔壁５０の材料としては、ネガ型フォトレジストを用いることができる。隔壁５０の厚さは１〜５μｍが好ましい。また隔壁５０は厚さ方向において逆テーパー状に形成することが好ましい。また、隔壁５０の端部は、第２電極７０の列方向に垂直に形成された隔壁（図示省略）により連結することもできる。

層間絶縁膜４０および隔壁５０を形成した後、第１電極２０の表面を紫外線オゾン処理または酸素プラズマ処理により前処理する。これにより第１電極２０表面のレジスト残渣を除去することができるとともに、ＩＴＯ等の電極材料の仕事関数を適正に上昇させることができる。なお、この処理では、取り出しパッド３０部分はメタルマスクで遮光しておく。

次に、取り出しパッド３０上の炭素膜３４を除去するため、無酸素雰囲気で炭素膜３４に紫外線を照射する。このように無酸素雰囲気で紫外線を照射することによりオゾンの発生は抑制され、紫外線のみの効果で炭素膜３４を除去し、下層の金属膜３０の表面が酸化するのを防止できる。なお、紫外線照射処理は２段階で行うことができる。第１の紫外線照射処理として、大気環境下で紫外線を照射することで、オゾンを発生させて炭素膜３４の膜厚の上部を効率的に除去した後、第２の紫外線照射処理として、上記のように無酸素雰囲気で紫外線を照射することもできる。紫外線照射は、エキシマランプ等を用いて３５０ｎｍ以下の波長で行うことが好ましく、また照射距離１〜１０ｍｍ等の条件で行うことが好ましい。なお、この処理では、取り出しパッド３０部分以外をメタルマスクで遮光しておく。また、アルゴンプラズマや窒素プラズマによっても除去できる。プラズマ発生装置にアルゴンガスを導入し、ガス圧を５０Ｐａ、印加電力を１．５ｋＷとして高周波プラズマを発生させ処理を行う。前記のアルゴンガスの代わりに窒素ガスを導入しても可能である。

炭素膜３４を除去した後、真空蒸着装置により第１電極２０上に有機ＥＬ層６０を積層する。有機ＥＬ層６０は、少なくとも有機ＥＬ発光層を含み、具体的には、第１電極２０側から順に下記のような層構成からなるものが採用される。
（ａ）有機ＥＬ発光層
（ｂ）正孔注入層／有機ＥＬ発光層
（ｃ）有機ＥＬ発光層／電子注入層
（ｄ）正孔注入層／有機ＥＬ発光層／電子注入層
（ｅ）正孔注入層／正孔輸送層／有機ＥＬ発光層／電子注入層

有機ＥＬ層６０を積層した後、引き出しパッド３０と接触部３２で接触するように、第２電極７０を形成する。第２電極７０は隔壁５０により複数の列に分割される。第２電極７０の材料としては、Ａｌ、Ｍｇ、Ａｇ等の金属を用いることが好ましい。また第２電極７０の膜厚は５０〜２００ｎｍが好ましい。本実施の形態のようにパッシブマトリックス型パネルの場合、抵抗の低い第２電極７０を特に大きな電流が流れる走査電極ラインとする。第２電極７０形成後、封止等を行うことで有機ＥＬディスプレイを得ることができる。

このように、金属膜３０の表面を炭素膜３４で覆うことで、製造工程中に金属膜３０の表面に酸化膜が形成されるのを防止することができ、金属膜３０と第２電極７０との接触抵抗の上昇を抑えることができる。なお、炭素膜３４の除去を、第１電極２０表面の前処理後、有機ＥＬ層６０の積層前に行ったのは、引き出しパッド３０を所定の形状にパターニングする際のフォトプロセスのレジスト現像後のポストベイクやレジスト剥離工程の他、層間絶縁層４０のフォトプロセスのレジスト現像後のポストベイク、エッチング及びレジスト剥離工程や、陰極分離絶縁膜５０形成後のフォトプロセスのレジスト現像後のポストベイク、エッチング及びレジスト剥離工程、第１電極２０表面のレジスト残渣除去や仕事関数向上を目的とした前処理工程によっても、金属膜３０の表面に酸化膜が発生からである。

また、基板１０および第１電極２０が透明であるボトムエミッション型の有機ＥＬディスプレイについて説明してきたが、本発明は第２電極７０が透明のトップエミッション型の有機ＥＬディスプレイにも適用可能である。

実施例としてモノクロの有機ＥＬディスプレイを作製した。画素ピッチは１．０１６ｍｍで、画素サイズは０．１４８×Ｏ．７０４ｍｍ、画素問隔は０．１３０ｍｍとした。先ず、ガラス基板を洗浄後、ＤＣマグネトロンスパッタ法にて透明電極（ＩＴＯ）を全面成膜した。その際、パワー１．５ｋＷ、Ａｒガス流量９０ｓｃｃｍ、ガス圧０．５Ｐａで膜厚２２０ｎｍとした。次にＩＴＯ上にレジスト剤の商品名ＯＦＲＰ−８００（東京応化社製）を塗布した後、フォトリソグラフィ法にてパターニングを行い、幅０．２０４ｍｍ、間隙０．０４８ｍｍ、膜厚２２０ｎｍのストライプパターンからなる第１電極を得た。

次に、第２電極の引き出しパッド部および第１電極の補助電極部として、抵抗率１．５×１０^-5Ω・ｃｍのＭｏを３００ｎｍの厚さで形成した。Ｍｏの成膜にはＤＣスパッタ法を用い、メタルマスクで必要な部分だけ、ガス圧０．１Ｐａ、Ａｒを４５ｓｃｃｍ流して、１ｋＷのパワーで成膜した。

続いて炭素膜を、ＤＣスパタリングにより１ｋＷでＡｒ流量を５０ｓｃｃｍ、０．５Ｐａのガス圧で１０ｎｍの厚さで形成した。そしてレーザーにより炭素膜を取り出しパッドの形状にパターニングした。レーザーにはエキシマシレーザーを用い、パワー３ｍＷ、スポット径５μｍ、スキャン速度５０ｍｍ／ｓｅｃで加工した。

さらに、レジスト剤の商品名ＯＦＲＰ−８００（東京応化社製）を塗布した後、フォトリソグラフィ法にてＭｏ膜を取り出しパッドの形状にパターニングし、炭素膜で被覆したＭｏ膜からなる取り出しパッドを得た。

次に、ポジ型フォトレジストの商品名ＷＩＸ−２Ａ（日本ゼオン社製）を用い、第１電極の列と平行な方向に、幅１４０μｍ、厚さ１μｍの層間絶縁膜を形成した。また、第１電極の端部において、第１電極に直交する方向に、第１電極を被覆するように幅１３０μｍの層間絶縁膜を形成した。層間絶縁膜の端部の基板に対する角度は鋭角とした。続いてネガ型フォトレジストの商品名ＺＰＮ１１００（日本ゼオン社製）を用いて、第１電極の列と直交する方向に、幅１３０μｍ、ピッチ１．０１６ｍｍの隔壁を形成した。隔壁の厚さは４μｍであり厚さ方向に逆テーパー状に形成した。

そして、引き出しパッド部分をメタルマスクで遮光し、第１電極の表面を前処理するために、発光波長１７２ｎｍのエキシマＵＶランプで室温、大気環境下で基板間距離を５ｍｍとし５分間、紫外線照射した。

更に、今度は引き出しパッド部分以外をメタルマスクで遮光し、炭素膜を除去するために、発光波長１７２ｎｍのエキシマＵＶランプで室温、大気環境下で基板間距離を５ｍｍとし５分間、紫外線照射（第１の処理）した後、ついで処理室内にドライ窒素を流量２Ｌ／分、５分間流し窒素環境にして、３０分間、紫外線照射（第２の処理）した。第１の処理で、炭素膜の厚さのうち４／５（残り２ｎｍ程度まで）を除去し、第２の処理で、Ｍｏ表面を酸化することなく残りの炭素膜を除去した。

次に、真空蒸着装置で、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子注入層を、真空を破らずにメタルマスクを用いて順次製膜した。製膜に際して真空度は１×１０^-4Ｐａとした。正孔注入層は銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を１００ｎｍ積層した。正孔輸送層は４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）を２０ｎｍ積層した。有機発光層（３０ｎｍ）のホスト物質は４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）、ゲストは４，４’−ビス［２−｛４−（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）フェニル｝ビニル］ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ）とした。電子注入層はアルミキレート（Ａｌｑ₃）を２０ｎｍ積層した。この後、前記メタルマスクより広いマスクを用いて、厚さ２００ｎｍのＡｌからなる第２電極を形成した。

（比較例）
Ｍｏ膜上に炭素膜を形成しなかったこと、および炭素膜を除去するための紫外線照射処理をしなかったことを除いて、上記の実施例と同様の手順にて有機ＥＬディスプレイを作製した。

（駆動電圧評価）
上記の実施例と比較例の有機ＥＬディスプレイについて、１００ｃｄ／ｍ²の光量を発光させるのに必要な駆動電圧を測定した。その結果を表１に示す。表１に示すように、炭素膜を形成した実施例では、炭素膜を形成しなかった比較例に比べて、駆動電圧を３Ｖ下げることができた。

有機ＥＬディスプレイの構造を模式的に示す平面図である。 図１の有機ＥＬディスプレイの線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。 本発明に係る炭素膜を被覆した状態の断面図である。

符号の説明

１０ 基板
２０ 第１電極
３０ 取り出しパッド
３２ 接触部
３４ 炭素膜
４０ 層間絶縁膜
５０ 隔壁
６０ 有機ＥＬ層
７０ 第２電極

Claims (5)

1. 基板上に第１電極、有機ＥＬ層、第２電極が順次積層されている有機ＥＬディスプレイの製造方法であって、
   前記第２電極の引き出しパッド用に、前記基板上に金属膜を積層する工程と、
   前記金属膜の表面のうち、少なくとも前記第２電極と接触する部分を炭素膜で被覆する工程と、
   前記金属膜を前記引き出しパッドの形状にパターニングした後、前記炭素膜を除去し、前記引き出しパットの前記部分に前記第２電極が接触するように前記第２電極を形成する工程と
   を含む有機ＥＬディスプレイの製造方法。
2. 前記炭素膜で前記所定の部分を被覆する際、レーザーを用いて前記炭素膜のパターニングを行う請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。
3. 紫外線照射処理により前記炭素膜の除去を行う請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。
4. 前記紫外線照射処理として、大気環境下で紫外線を照射した後、無酸素雰囲気で紫外線を照射する請求項３に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。
5. 前記炭素膜の厚さが５〜１００ｎｍである請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。

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